Проблемное обучение на уроках биологии
Еремейко Наталья Александровна,

кандидат биологических наук,

учитель биологии ГБОУ СОШ № 1913,

педагог дополнительного образования

ГБОУ ЦПМСС ЗелАО г.Москвы
Изучаемые предметы могут быть разными, но в каждой области знания есть ПРОБЛЕМЫ, которые нужно решать, все они связаны с РАЗВИТИЕМ окружающего мира, в котором нужно установить ВЗАИМОСВЯЗИ.

Мир развивается. Развивается и каждый ученик, и, естественно, каждый учитель. А так как репродуктивный метод обучения не может долго удовлетворять ни учеников, ни учителя, я с большим интересом начала работать в рамках экспериментальной площадки 2-го уровня ГЭП "Творческая компетентность" под руководством директора Зеленоградского Центра психолого-медико-социального сопровождения, кандидата медицинских наук Белехова Ю.Н. по программе "Творческая компетентность". Это та организация, где дают не столько знания, сколько способы или стратегию их получения.

Современному человеку необходимо уметь жить и развиваться в сложных, постоянно изменяющихся условиях. Это умение можно развивать только при условии овладения не только знаниями, но и навыками эффективной деятельности в ситуациях с высоким уровнем информационной неопределенности. К сожалению, в традиционной педагогической модели конечным продуктом является навык учащегося усваивать знания. При таком подходе и педагог, и ученик неизбежно ориентированы на репродуктивную деятельность. Это приводит к нарастающему противоречию между социальным заказом и образовательным продуктом.

Существующая педагогическая модель не только перестала удовлетворять текущие потребности общества, но является, в определенном смысле, тормозом его развития. Поэтому смена образовательной парадигмы и переход к формированию у подрастающего поколения навыков и умений творческого, т.е. самостоятельного, мышления в ситуациях с высоким уровнем неопределенности должны стать одними из наиболее востребованных направлений модернизации современного образования.

Если прошлые образовательные интересы фокусировались только на продуктах, то настоящие должны быть ориентированы на высокоэффективные технологии их самостоятельного получения и на навыки порождения продуктивных творческих идей. Таким образом, обучение производству качественного ПРОДУКТА, которым будет являться опредмеченное незнание или иное смысловое видение действительности ("новой реальности" по В.Н.Дружинину), самостоятельному созданию высокоэффективных ТЕХНОЛОГИЙ его получения, умению генерировать продуктивные гипотезы - вот то содержание и те направления, которые можно считать наиболее перспективными для достижения заявленной цели.

Школа даёт знания, обмен информацией, а не учит их добывать. В программе "Творческая компетентность" даётся алгоритм добывания знания, окультуривание движения в ситуации непонимания (или незнания).

В рамках экспериментальной работы мы пытаемся не столько давать учащимся информацию на запоминание, сколько учим осознанному поиску информации по определённому алгоритму:

Постановка продуктивного вопроса

-

Выдвижение продуктивной гипотезы

-

Доказательство

Методика работы по данному алгоритму подробно описана в научных работах директора Зеленоградского ГБОУ ЦПМСС Белехова Ю.Н. [1, 2, 3, 4]. Здесь хочу представить некоторые примеры из опыта работы.

Ситуация 1: Ученикам очень хотелось, чтобы в их школьном зимнем саду круглый год зеленела березка. Весной они, осторожно выкопав деревце, пересадили ее в специальную посудину и поставили у окна. Березка прижилась, но осенью, несмотря на уход, листья ее пожелтели и опали.
I этап. Вопросы, поставленные учениками:

1. Что лежит в основе того, что берёзка, не смотря на уход, меняет цвет листьев осенью?

2. В чём заключается функциональная сущность пожелтения и опадания листьев?

3. Каков механизм изменения цвета листьев?

Вопросы, которые можно было ещё сформулировать:

1. Какова функциональная сущность листа в жизни берёзы?

2. В чём смысл пожелтения и опадания листьев осенью?

3. Какие механизмы регулируют скорость изменения окраски листьев?

4. Для каких процессов необходима зелёная окраска листьев?

5. Какие условия изменились, и это повлекло за собой пожелтение листьев?

II этап. Гипотезы, выдвинутые учениками:

1. Это может быть заложено генетически.

2. Механизм смены листьев зависит от недостатка питательных веществ.

3. При недостатке ультрафиолетовых лучей происходит уменьшение количества хлорофилла.

4. Осенью Солнце светит меньше, а вода зимой замерзает, и листья не могут получать воду.
III этап. Доказательство может быть произведено двумя способами:

1. Теоретический - поиск подтверждения или опровержения гипотез в научной литературе. Осуществляется самостоятельно дома.

2. Практический (более длительный) - провести описанный эксперимент.
Ситуация 2: Известно, что на Камчатке не живут воробьи и змеи, в то же время живут соловьи и лягушки.
I этап. Вопросы, поставленные учениками:

1. Какой процесс повлиял на отсутствие змей и воробьёв на Камчатке?

2. Какие географические изменения не позволили поселиться воробьям и змеям на Камчатке?

3. В результате каких условий Камчатки воробьи и змеи там не живут?

4. В чём особенность процесса, повлиявшего на отсутствие змей и воробьёв на Камчатке?

5. Каким образом достигается то, что на Камчатке живут соловьи и лягушки?

Вопросы, которые можно было ещё сформулировать:

1. Какие природные условия не позволяют жить воробьям и змеям на Камчатке?

2. Какая особенность жизнедеятельности воробьёв и змей не позволяет им жить на Камчатке?

3. Каков сущностный механизм достижения следующего результата - проживания на Камчатке соловьёв и лягушек, а не воробьёв и змей?

4. Чем отличается жизнедеятельность змей и воробьёв от жизнедеятельности соловьёв и лягушек?
II этап. Гипотезы, выдвинутые учениками:

1. Для змей и воробьёв нет нужного питания.

2. Для змей и воробьёв не подходит камчатский климат.

3. У змей и воробьёв больше естественных врагов (хищников).

4. Сейсмические условия на Камчатке не позволяют змеям и воробьям чувствовать себя комфортно.
III этап. Доказательство:

1. Теоретическое - поиск подтверждения или опровержения гипотез в научной литературе. Осуществляется самостоятельно дома.

Ситуация 3: Известно, что в местах бывших поселений человека преимущественно произрастают сорняки определённых видов - лебеда и крапива.
I этап. Вопросы, поставленные учениками:

1. В результате какой деятельности человека создаются условия для произрастания лебеды и крапивы?

2. Как связаны эти виды сорняков с местами бывших поселений людей?

3. В результате каких действий создаются условия для произрастания этих сорняков?

Вопросы, которые можно было ещё сформулировать:

1. В чём заключается сущность деятельности человека, благоприятной для произрастания этих сорняков?

2. В результате каких особенностей образа жизни человека на местах бывших поселений произрастают сорняки данных видов?

3. В чём заключается функциональная сущность произрастания сорняков одного типа в местах бывших поселений человека?

4. Чем отличаются условия, способствующие активному расселению данных сорняков, от условий жизни других сорняков?

5. Каков сущностный механизм, позволяющий достичь следующего результата - произрастания крапивы и лебеды в местах бывших поселений человека?

II этап. Гипотезы, выдвинутые учениками:

1. Остатки пищи человека создают благоприятную среду для сорняков.

2. Человек приносил к своему жилью много определённой растительности для постройки и утепления жилья, которая после сгнивания создавала специальные условия для этих сорняков.

3. Возможно кровь животных, убитых и принесённых для еды, создавала в почве определённые условия, благоприятные для произрастания лебеды и крапивы.

4. Многолетняя жизнедеятельность человека изменяла состав почвы, что давало возможность произрастать именно этим сорнякам.
III этап. Доказательство может быть найдено в научной литературе: "Изменялась кислотность почвы в результате добавления мочевины, а лебеда и крапива предпочитают кислую почву".

Можно проверить, проведя эксперимент.

Целью работы является понимание учителем: может ли ученик генерировать связи в определённой области знаний? Ответом на этот вопрос становятся выступления учеников с проектами на конкурсе-турнире научно-исследовательских работ "Сократовские диалоги".

Турнир проводится среди учащихся 3-10 классов в рамках межведомственной городской целевой программы "Столичное образование-5" и программы Префектуры Зеленоградского Административного округа "Одарённые дети". В конкурсе участвуют самостоятельно выполненные научно-исследовательские работы школьников, имеющие ярко выраженный творческий характер.

Цель конкурса-турнира: помочь способным к творчеству учащимся в реализации своего интеллектуального потенциала.

Задачи конкурса-турнира:

• 
  выявление сильнейших в интеллектуальном творчестве школьников Зеленоградского округа города Москвы;
  
• 
  развитие самостоятельной познавательной деятельности учащихся, включающей элементы логической, методологической, эвристической и общеобучающей деятельности;
  
• 
  развитие навыков продуктивной интеллектуальной творческой деятельности.
  

I этап (заочный) - отбор представленных работ.

II этап (очный):

• 
  1/4-финала - устное выступление (2-5 минут) по содержанию своего исследования.
  
• 
  1/2-финала - Оргкомитетом конкурса выдаётся специальное задание, которое необходимо подготовить в течение недели и выступить с ним.
  
• 
  Финал - специальных заданий не выдаётся. Обсуждаемую тему учащиеся узнают на самом финале. Они высказывают свою точку зрения по обсуждаемой проблеме, отвечают на вопросы жюри и других участников, высказывают критические замечания своим оппонентам.
  

Вы можете чего-то не знать, но будете уметь "добывать" знания. Считаю, что нужно учить те только предмету, но и ПОНИМАНИЮ жизни.

Опираясь на методологические и методические положения программы "Творческая компетентность", мной разработано несколько уроков. Предлагаю Вашему вниманию вопросы к двум урокам, на которых используются проблемные ситуации.

Тема урока: «Внутреннее строение земноводных».
Ситуация 1: Лягушки живут в водной среде и на суше. Они одинаково хорошо передвигаются в разных средах обитания.

Предполагаемый вопрос: Каким способом лягушки передвигаются на суше, а каким в воде? Какие у них есть для этого приспособления?

Ответ: Задние конечности лягушки обычно в 1,53 раза длиннее передних и приспособлены к передвижению по суше скачками. В воде лягушки передвигаются с помощью быстрых толчков задних лап, снабжённых перепонками, натянутыми между пальцами.
Ситуация 2: Кожа лягушки покрыта не водой, а слизью.

Предполагаемый вопрос: Какое значение имеет слизистая кожа у лягушки?

Ответ: Слизь по консистенции более вязкая и не смывается водой. Слизистая плёнка на теле лягушки ограничивает испарение воды, поддерживает её влажность.
Ситуация 3: Героями фантастического романа Карела Чапека «Война с саламандрами» были саламандры вида Andrias scheichezeria (отряд хвостатые, класс земноводные), якобы дожившие до наших дней в лагунах коралловых островов в Тихом океане.

Предполагаемый вопрос: Могут ли земноводные жить в Тихом океане? И почему?

Ответ: Саламандры, как и все земноводные, не могут жить в морской воде.
Ситуация 4: Молоко скисает под влиянием молочнокислых бактерий. Издавна крестьяне для хранения молока пускали в него лягушек.

Предполагаемый вопрос: На чём основан такой способ сохранения молока?

Ответ: Молоко с плавающими в нём лягушками не скисает потому, что слизь кожных желёз лягушки содержит бактерицидные (убивающие бактерии) и бактериостатические (прекращающие их размножение) вещества. Они и мешают развиваться молочнокислым бактериям, от которых зависит скисание молока.
Ситуация 5: Лягушки хорошо себя чувствуют на суше, недалеко от водоёмов, однако и на дне водоёма они могут длительное время находиться, при этом не задыхаясь.

Предполагаемый вопрос: Почему лягушки не задыхаются, находясь долго на дне водоёма?

Ответ: Лягушка может долго находиться на дне водоёма благодаря хорошо развитому у неё кожному дыханию, действующему в воде.
Ситуация 6: Земноводные получили название за способность жить на суше и в воде. Чего в них больше земного или водного?

Ответ: Строение конечностей, кожи, органов дыхания земноводных позволяет им жить и в воде и на суше. Но всё-таки размножение требует обязательной связи с водоёмами, а климат суши, на которой они обитают должен быть влажным. Поэтому «водного» у земноводных немного больше.

Задача: Осенью при 0 ºС лягушки делают прыжки высотой до 10-15 см, а вот летом в жару, до 100 см. Почему?

Решение: Температура тела лягушки непостоянная. Когда становится теплее, при температуре 18-20 ºС обмен веществ усиливается, энергии выделяется больше, лягушка активнее, а прыжки выше.
Тема урока: «ПЧЁЛЫ - ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАСЕКОМЫЕ».
Ситуация 1:

В старину пчеловоды развешивали ульи на деревьях в лесу или рядом с лесом. Но медведи часто разоряли ульи. Как пчеловоды сохраняли ульи от разорения?

Подсказка: 1. Медведь сам мешает себе взять мёд. 2. Механическое приспособление, мешающее мишке добраться к улью.

Решение: Медведи взбираются по стволу там, где нет сучков. С этой стороны дерева ниже улья подвешивают тяжёлые чурки. Добравшись до неё, медведь лихо отталкивает "препятствие". Бревно тут же возвращало удар мишке: чем сильнее толкнёшь - тем сильнее догонит. Наконец, осатаневший и обессиленный медведь сваливался на землю.
Ситуация 2:

Укус пчелы - неприятное событие. А укус гигантской пчелы? Гигантские пчёлы живут в Индонезии. Насекомые эти крайне опасны - их укус смертелен, но мёда они приносят очень много. Гнёзда пчёл величиной до полутора метров подвешены к ветвям деревьев. Местные жители, несмотря на опасность, ухитряются собрать мёд без жертв.

Вопросы, которые должны задать дети: Как добыть мёд и остаться живым (не укушенным)? При каких условиях пчёлы не будут жалить?

Подсказка: Как изменятся повадки пчёл при изменении погодных условий. Решение: Пчеловодам хорошо известен нрав насекомых. Некоторые из сборщиков действуют ночью или на рассвете. Другие - в очень влажную погоду, когда пчёлы не летают.
Ситуация 3:

Часто можно наблюдать, как над сотами улья пчела исполняет некий замысловатый танец.

Вопросы: Какое значение имеет танец? В чём суть танца?

Решение: Танец передаёт какую-то информацию, важную для пчёл.

ВЫВОД: пчела обладает сложным инстинктивным поведением.

Ситуация 4:

Некоторые пауки доставляют человеку хлопоты. Живущий на лугах лабиринтовый паук столь усердно плетёт свои сети, что порой уничтожает много пчёл. Пчеловодам дороги пчёлы, но и пауки тоже полезны, их нельзя травить. Что вы посоветуете сделать пчеловодам?

Подсказка: В идеале сети пауков в местах полётов пчёл не должны возникать или же должны быть разрушены.

Решение: Пчеловоды просят помощи у скотоводов, и те рано утром прогоняют овец через луга, на которые летают за взяткой пчелы. Овцы и разрушают сети пауков, натянутые среди травы и мелкого кустарника.
Ситуация 5:

В чистом кислороде при давлении 2-3 атмосферы погибают все простейшие, а насекомые выживают. Если термитов поместить в такую среду, а затем создать им нормальные условия с большим количеством древесной пищи, то через 10-15 дней они погибнут.

Вопросы: 1. По какой причине термиты погибают не сразу, а через 10-15 дней?

2. Что связывает между собой термитов и бактерий?

3. Как связана древесная пища термитов с жизнью бактерий?

4. Какой механизм помогает переваривать древесную пищу?

Решение: Бактерии живут в кишечнике термитов и помогают им переваривать целлюлозу. После воздействия кислорода под давлением бактерии в термитах погибают, кишечник забивается непереваренной целлюлозой, и термит погибает.
Вот некоторые учебные ситуации, которые мы даём ученикам для научно-исследовательской работы:
1. Альбатросы, живущие на острове Крозе, который находится в Индийском океане примерно на равном удалении, как от Африки, так и от Антарктиды, имеют два маршрута для своего питания. Самцы с этой целью всегда летят в Антарктиду, а самки - в Африку.

2. Известно, что ягоды, растущие в северных широтах - кислые.

3. Известно, что на Камчатке не живут воробьи и змеи, в то же время живут соловьи и лягушки.

4. Известно, что в местах бывших поселений человека преимущественно произрастают сорняки определённых видов - лебеда и крапива.

5. Животные в ситуациях опасности демонстрируют разнообразные стереотипные поведенческие реакции.

6. Известно, что у цапли гораздо больше шейных позвонков, чем у жирафа.

7. Собаки женского пола кусают чаще, чем псы.

8. В звуковом «репертуаре» некоторых животных есть сигналы, свойственные другим видам.

9. Ученикам очень хотелось, чтобы в их школьном зимнем саду круглый год зеленела березка. Весной они, осторожно выкопав деревце, пересадили ее в специальную посудину и поставили у окна. Березка прижилась, но осенью, не смотря на уход, листья ее пожелтели и опали.

10. Часто можно наблюдать, как над сотами улья пчела исполняет некий замысловатый танец.

11. Почтовые голуби безошибочно находят дорогу домой, даже если он находится от них за десятки километров.

12. У многих скелетов гадрозавров – двуногих динозавров с клювом, вроде утиного, живших стадами, часто встречались трещины хвостовых позвонков.

13. Акулы в отличие от других рыб не имеют костей.

14. У всех людей, от младенцев до стариков имеются брови.

15. Для прорастания семян необходим кислород.

16. У муравья, среди всех живых существ на Земле, самый большой мозг по отношению к объему тела.

17. Основное накопление каменного угля в основном произошло в каменноугольном периоде.

18. Водные пресмыкающиеся – или живородящие, или откладывающие яйца на сушу. Но никто из них не откладывает яйца в воду, хотя на суше охотников за ними значительно больше.

19. Кровь человека и других животных близка по составу к морской воде.

20. Сон является обязательным условием жизни не только человека, но и большинства животных.

21. Известно, что после войн соотношение полов среди новорожденных меняется в сторону увеличения мальчиков.

22. Яйцо взвесили перед началом и в конце инкубации. В конце инкубации масса яйца стала меньше.

23. Брачные ритуальные танцы - обязательный атрибут всего живого - рыб, птиц, крупных животных.

24. Древесные лягушки Аляски зимой практически полностью промерзают (температура –

-42), при этом кристаллы льда пронизывают все ее органы. Летом же она «оживает» без каких-либо физических «потерь».

25. Электронные телескопы сделали несколько интересных снимков Марса. Рассматривая их, ученые увидели четкие изображения, напоминающие человеческие лица.

26. Муха – самый распространенный вид насекомых на нашей планете, даже, несмотря на то, что наилучшей для ее размножения является температура 25 градусов по Цельсию.

27. Установлено, что мужчины примерно в 10 раз чаще женщин страдают дальтонизмом.

28. В среднеазиатских пустынях среди наземных позвоночных большинство видов составляют пресмыкающиеся.

29. В молодости черноморские окуни в основном девочки, но уже к 5 годам они меняют свой пол на мужской.

ЛИТЕРАТУРА:
1. Белехов Ю.Н. Психолого-педагогические проблемы и комплексное сопровождение интеллектуально одарённых детей. - Сборник "Проблемы психолого-педагогической поддержки субъектов образовательного процесса".- М.: ДОМ, 2005.

2. Белехов Ю.Н. Инвариантные условия организации эффективной работы с интеллектуально одарёнными детьми в образовательном округе. Социально-культурный аспект. - Сборник "Модернизация московского образования: механизмы развития и обновления".- М.: ДОМ, 2004.

3. Белехов Ю.Н. Построение окружной системы психолого-педагогического сопровождения интеллектуально одарённых детей. - Сборник "Работа с одарёнными детьми в образовательных учреждениях Москвы".- М.: ДОМ, 2007.

4. Белехов Ю.Н. Организация процесса сопровождения развития интеллектуально одарённых детей. - Сборник "Опыт работы образовательных учреждений для детей, нуждающихся в ППиМС помощи в условиях модернизации столичного образования".- М.: ДОМ, 2007.

5. Демьянков Е.Н. Биология. Мир растений: задачи, дополнительные материалы: 6 кл. - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2004.

6. Демьянков Е.Н., Никишов А.И. Биология. Мир животных: задачи, дополнительные материалы: 7 кл. - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2004.

7. Демьянков Е.Н. Биология. Мир человека: задачи, дополнительные материалы: 8 кл. - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2004.

8. Беркинблит М.Б., Жердев А.В., Тарасова О.С. Задачи по физиологии человека и животных: Экспериментальное учебное пособие. - М., 1995.

9. Алексеев В.А. 300 вопросов и ответов о животных океана.- Ярославль: Академия развития, 2003.

10. Алексеев В.А. 300 вопросов и ответов о животных.- Ярославль: Академия развития, 2003.

11. Анашина Н.Ю. День биологии: Методическое пособие "Биология в интеллектуальных играх", выпуск 2. - М., 2004.

12. Сайт Зеленоградского ЦПМСС: www.cpmss.1gb.ru

13. e-mail ЗелЦПМСС: [email protected]

14. e-mail экспериментальной площадки: [email protected]

15. www.trizland.ru